CN1971059A

CN1971059A - 风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元

Info

Publication number: CN1971059A
Application number: CN 200510126032
Authority: CN
Inventors: 陈建桦; 魏佳宾; 黄文喜
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: CN100526654C

Abstract

一种风扇系统，其接收外部的输入电压，该风扇系统包括第一风扇模块、第二风扇模块以及顺序启动模块。其中，顺序启动模块分别与第一风扇模块及第二风扇模块电连接，对输入电压进行接收，并依据输入电压，启动第一风扇模块，并且在第一风扇模块启动后，经过预定时间，依据输入电压，启动第二风扇模块。

Description

风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元

技术领域

本发明涉及一种风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元，特别涉及一种具有多个风扇模块的风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元。

背景技术

一般而言，大型的电子系统都设置有风扇系统，以确保电子系统维持在正常的工作温度，使电子系统可以正常运转。

图1示出的是一种设置于电子系统(图中未示出)内的现有风扇系统1的示意图。风扇系统1接收外部的输入电压V_in，作为工作电压。风扇系统1基本上具有启动模块11与多个风扇模块12a至12n。其中，当启动模块11接收到输入电压V_in后，会同时启动这些风扇模块12a至12n，以进行散热。但是当这些风扇模块12a至12n同时启动时，启动瞬间会产生非常大的启动电流(start-up current)与突波电流(inrushcurrent)，可能会造成电子系统或风扇系统停止工作或是其它不可预期的错误动作，更甚者，可能会造成电子系统或风扇系统1损坏。

如图2所示，另一种现有的风扇系统1’是通过多个启动模块11a至11n分别与这些风扇模块12a至12n对应，以分别启动这些风扇模块12a至12n。

针对上述问题，现有技术采用模拟式启动控制芯片，使这些风扇模块12a至12n顺序启动，或是利用软件模块控制这些风扇模块12a至12n顺序启动，通过不同时间分别启动这些风扇模块12a至12n作为保护机制，以避免这些风扇模块12a至12n同时启动而造成误动作。但是模拟式启动控制芯片价格昂贵，而软件模块的设计架构复杂，所以现有的风扇系统1整体生产成本过高。此外，模拟式启动控制芯片仅能延迟这些风扇模块12a至12n的启动时间，无法达到软启动(soft-start)的效果。

因此，本发明提供一种风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元，以改善上述的问题。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元，在不同时间点启动多个风扇模块，达到顺序启动的效果，以避免这些风扇模块同时启动而造成误动作。

鉴于上述课题，本发明的另一个目的是提供一种风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元，还具有复位(reset)的效果，可将风扇系统中残存的电荷进行放电，以避免误动作产生。

因此，为达上述目的，本发明的一种风扇系统接收外部的输入电压，风扇系统包括第一风扇模块、第二风扇模块以及顺序启动模块。其中，顺序启动模块分别与第一风扇模块及第二风扇模块电连接，

对输入的电压进行接收，并且依据输入电压，启动第一风扇模块，并且在第一风扇模块启动后，经过预定时间，依据输入电压，启动第二风扇模块。

为了达到上述目的，根据本发明的一种顺序启动模块接收外部的输入电压，并与第一风扇模块及第二风扇模块相配合，包括启动单元以及延迟启动单元。其中，启动单元与第一风扇模块电连接，对输入电压进行接收，并且依据输入电压，启动第一风扇模块；延迟启动单元分别与启动单元及第二风扇模块电连接，接收输入电压，并且在第一风扇模块启动后，经过预定时间，依据输入电压，启动第二风扇模块。

为达上述目的，根据本发明的一种延迟启动单元接收外部的输入电压，并与风扇模块相配合，包括启动电路以及延迟电路。其中，启动电路具有第一开关元件及第二开关元件，第一开关元件的一端接收输入电压，以启动风扇模块，第二开关元件与第一开关元件电连接，以控制第一开关元件；延迟电路分别与第一开关元件及第二开关元件电连接，接收输入电压，并且经过了预定时间之后，控制第一开关元件及第二开关元件，以启动风扇模块。

为了达到上述目的，根据本发明的一种延迟电路的复位方法，延迟电路与外部的输入电压相连，并具有电容器及开关元件，开关元件接收输入电压并与电容器电连接，并且开关元件接地，复位方法包括下列步骤：将延迟电路与输入电压分离；使开关元件导通；以及，电容器通过开关元件形成放电路径，以进行放电。

综上所述，根据本发明的一种风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元在不同时间点启动多个风扇模块，达到顺序启动的效果，以防止这些风扇模块在启动瞬间产生非常大的启动电流与突波电流而导致误动作，将这些风扇模块分别启动，以确保风扇系统可正常运作，避免损害电子系统及风扇系统，并可取代模拟式启动控制芯片，以便降低整体生产成本。此外，本发明还具有复位的效果，可将风扇系统中残存的电荷进行放电，以避免误动作产生。

附图说明

图1示出了一种现有风扇系统的示意图；

图2示出了另一种现有风扇系统的示意图；

图3示出了本发明的优选实施例的一种风扇系统的示意图；以及

图4示出了本发明的优选实施例的一种风扇系统的电路图。

元件符号说明：

1、1’-风扇系统 11、11a～11n-启动模块

12a～12n-风扇模块 V_in-输入电压

2-风扇系统 21-第一风扇模块

22-第二风扇模块 23-顺序启动模块

231-启动单元 232-延迟启动单元

233-启动电路 234-延迟电路

D₁～D₉-二极管 C₁～C₅-电容器

R₁～R₁₄-电阻器 Q₁-第一开关元件

Q₂-第二开关元件 Q₃-第三开关元件

Q₄-第四开关元件 Q₅-第五开关元件

Q₆-第六开关元件 Q₇、Q₈-开关元件

U₁-比较器 output-输出端

input₁-第一输入端 input₂-第二输入端

91-输入电压 V_CC-外部电源

V₁-控制信号 V_ref-参考信号

B-基极 E-发射极

C-集电极 G-栅极

S-源极 D-漏极

具体实施方式

以下将参照相关图示，对根据本发明的优选实施例的一种风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元进行说明。

图3所示为本发明的优选实施例的一种风扇系统的示意图。风扇系统2可应用于电子系统(图中未示出)中，以用作散热，风扇系统2接收外部的输入电压91作为工作电压，输入电压91可由电子系统提供。风扇系统2包括第一风扇模块21、第二风扇模块22以及顺序启动模块23。第一风扇模块21及第二风扇模块22分别具有风扇。当然，使用者可依据散热需求分别在第一风扇模块21及第二风扇模块22处配置多个风扇，用以加强散热效果。

顺序启动模块23包括启动单元231及延迟启动单元232。其中，启动单元231与第一风扇模块21电连接，对输入电压91进行接收，并且依据输入电压91，启动第一风扇模块21。延迟启动单元232包括启动电路233及延迟电路234。启动电路233电连接于第二风扇模块22与延迟电路234之间，并接收输入电压91，延迟电路234在第一风扇模块21启动后，经过预定时间，依据输入电压91，控制启动电路233，用以启动第二风扇模块22。

本实施例的风扇系统2在第一风扇模块21启动后，经过预定时间，再启动第二风扇模块22，以达到不同时间顺序启动第一风扇模块21及第二风扇模块22的效果，以防止第一风扇模块21及第二风扇模块22同时启动时产生非常大的启动电流与突波电流而导致误动作。

此外，图4所示为本发明的优选实施例的风扇系统的电路示意图。延迟启动单元232包括启动电路233及延迟电路234。其中，启动电路233具有多个二极管D₁～D₄、多个电阻器R₁～R₂、第一开关元件Q₁、第二开关元件Q₂、多个电容器C₁、C₅。第二开关元件Q₂通过二极管D₃与第一开关元件Q₁电连接，以控制第一开关元件Q₁。此外，延迟电路234分别与第一开关元件Q₁、第二开关元件Q₂电连接。

第一开关元件Q₁及第二开关元件Q₂可以是晶体管或其它具有开关效果的电子元件，在本实施例中，第一开关元件Q₁是PMOS晶体管，第二开关元件Q₂是NMOS晶体管。此外，这些二极管D₁、D₂并联连接，且其第一端接收输入电压91，本实施例的这些二极管D₁、D₂可为肖特基二极管(Schottky Diodes)，用以防止逆向电流。电阻器R₁的一端与这些二极管D₁、D₂的第二端电连接。

第一开关元件Q₁的源极S与这些二极管D₁、D₂的第二端电连接，以接收输入电压91。第一开关元件Q₁的漏极D与第二风扇模块22电连接，以启动第二风扇模块22。第二开关元件Q₂的漏极D与这些二极管D₁、D₂的第二端及第开关元件Q₁的栅极G电连接，第二开关元件Q₂的栅极G与延迟电路234电连接。

二极管D₃的第一端与第二开关元件Q₂的漏极D电连接，且第二端与第一开关元件Q₁的栅极G电连接。二极管D₄的第一端与第一开关元件Q₁的源极S电连接，且第二端与二极管D₃的第二端电连接。电容器C₁的第一端与第一开关元件Q₁的源极S电连接，电阻器R₂的第一端与电容器C₁的第二端电连接，电阻器R₂的第二端接地。

延迟电路234包括第三开关元件Q₃、第四开关元件Q₄、第五开关元件Q₅、第六开关元件Q₆、比较器U₁、多个电阻器R₃～R₈、R₁₂～R₁₄、至少电容器C₂及至少二极管D₅。第三开关元件Q₃、第四开关元件Q₄、第五开关元件Q₅及第六开关元件Q₆可以是晶体管或其它具有开关效果的电子元件，在本实施例中，第三开关元件Q₃、第五开关元件Q₅及第六开关元件Q₆是NPN晶体管，第四开关元件Q₄是PNP晶体管。

第三开关元件Q₃的基极B与电阻器R₃的第一端电连接，以接收输入电压91，第三开关元件Q₃的集电极C通过电阻器R₅与这些二极管D₁、D₂电连接，第三开关元件Q₃的发射极E与电阻器R₄接地。

第四开关元件Q₄的基极B与第三开关元件Q₃的集电极C电连接，第四开关元件Q₄的发射极E连接外部电源V_CC。

电阻器R₆具有第一端及第二端，第一端与第四开关元件Q₄的集电极C电连接。

电容器C₂具有第一端及第二端，第一端通过二极管D₅与电阻器R₆的第二端电连接，电容器C₂的第二端接地。此外，第四开关元件Q₄开启时，电容器C₂x开始充电，且在电容器C₂的第一端处产生控制信号V₁。

比较器U₁具有第一输入端input₁、第二输入端input₂及输出端output，在本实施例中，第一输入端input₁为正相输入端，第二输入端input₂为反相输入端。其中，第一输入端input₁与电阻器R₆的第二端电连接，第二输入端input₂与电阻器R₇、R₈电连接，且这些电阻器R₇、R₈形成分压电路，并提供参考信号V_ref至第二输入端input₂，输出端output通过电阻器R₉与第二开关元件Q₂的栅极G电连接，以控制第二开关元件Q₂。

第五开关元件Q₅的集电极C与电容器C₂的第一端电连接，第五开关元件Q₅的发射极E接地。第六开关元件Q₆的集电极C与第五开关元件Q₅的基极B电连接，第六开关元件Q₆的基极B与输入电压91电连接，第六开关元件Q₆的发射极E接地。

电阻器R₁₂的第一端接收输入电压91，电阻器R₁₂的第二端与电阻器R₁₃的第一端电连接，电阻器R₁₃的第二端接地，两者形成分压电路，并且第六开关元件Q₆的基极B与电阻器R₁₂的第二端电连接，用以接收分压后的输入电压。电阻器R₁₄的第一端与第六开关元件Q₆的集电极C电连接，电阻器R₁₄的第二端与启动单元231电连接。

启动单元231主要包括多个二极管D₆～D₉、多个电阻器R₁₀～R₁₁、两个开关元件Q₇、Q₈及多个电容器C₃、C₄。其中，二极管D₆～D₉、电阻器R₁₀～R₁₁、开关元件Q₇、Q₈、电容器C₃，与上述的二极管D₁～D₄、电阻器R₁～R₂、开关元件Q₁、Q₂及电容器C₁，具有相同的构成与功能，在此不加以赘述。此外，电容器C₄与第五开关元件Q₅的基极B电连接，并且与第六开关元件Q₆的集电极C电连接。

风扇系统2的动作原理如下：首先，当顺序启动模块23在第一时间接收输入电压91后，启动单元231与延迟启动单元232同时接收输入电压91作为工作电压。

启动单元231的二极管D₆、D₇接收输入电压91，使得开关元件Q₈开启，并且电容器C₃开始充电，直到当电容器C₃的电压值达到开关元件Q₇的启始电压时，开关元件Q₇开启，即可使第一风扇模块21开始作动。在本实施例中，通过电容器C₃与电阻器R₁₁的充电电路，使得流经第一风扇模块21的电流以较为缓慢的速率增加，使其达到软启动的效果。

而延迟电路234接收输入电压91，第三开关元件Q₃及第四开关元件Q₄开启，并且电容器C₂开始充电以产生控制信号V₁，经过预定时问后，控制信号V₁的电压值大于参考信号V_ref的电压值，则输出端output输出一个正电压值至第二开关元件Q₂的栅极，以控制启动电路233的第二开关元件Q₂开启。需要注意的是，预定时间是依据电容器C₂与电阻器R₆两者的充电时间而定的，使用者可依据所需要延迟的时间选择不同的电容器C₂与电阻器R₆，以调整预定时间，或是当电阻器R₆为可变电阻器时，通过调整电阻器R₆的阻值，以调整预定时间。

当第二开关元件Q₂开启后，电容器C₁即开始充电，直到当电容器C₁的电压值达到第一开关元件Q₁的启始电压时，第一开关元件Q₁开启，即可使第二风扇模块22开始作动，并且达到软启动的效果。

此外，本实施例的风扇系统2还具有复位的效果，其复位方法的动作原理如下：当顺序启动模块23接收输入电压91后，开关元件Q₇、Q₈开启，并且通过电阻器R₁₂、R₁₃的分压，使延迟电路234的第六开关元件Q₆开启，并且电容器C₄开始充电，此时第五开关元件Q₅的基极B电位约为零，即为不导通状态。而当使用者将风扇系统2拔离电子系统(意即停止送入输入电压91)后，此时，电容器C₄开始放电，并且在电阻器R₁₄处产生压降作为开启电压，以使第五开关元件Q₅开启，此时电容器C₂可通过第五开关元件Q₅形成放电路径，用以释放电容器C₂所储存的电荷，达到复位的效果，即可防止下次使用者将风扇系统2插回电子系统时，产生误动作。由此可知，本实施例的风扇系统2通过顺序启动模块23在不同时间启动第一风扇模块21及第二风扇模块22，达到顺序启动的效果，并具有复位的效果，此外，虽然图4中仅示出两个风扇模块，但是不限定于此，可依据使用者所需配置多个风扇模块。

综上所述，根据本发明的一种风扇系统及其顺序启动模块与延迟启动单元在不同时间点启动多个风扇模块，达到顺序启动的效果，以防止这些风扇模块在启动瞬间产生非常大的启动电流与突波电流而导致误动作，将这些风扇模块分时启动以确保风扇系统可正常运作，避免损害电子系统及风扇系统，并可取代模拟式启动控制芯片，以降低整体生产成本。此外，本发明更还有复位的效果，可将风扇系统中残存的电荷进行放电，以避免误动作产生。

以上所述仅仅是示例性的，而不是限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。

Claims

1.一种风扇系统，其接收外部的输入电压，包括：

第一风扇模块；

第二风扇模块；

顺序启动模块，其分别与所述第一风扇模块及所述第二风扇模块电连接，对所述输入电压进行接收，并依据所述输入电压启动所述第一风扇模块，并在所述第一风扇模块启动后，经过预定时间，依据所述输入电压，启动所述第二风扇模块。

2.根据权利要求1所述的风扇系统，其中，所述顺序启动模块包括：

启动单元，其与所述第一风扇模块电连接，对所述输入电压进行接收，并依据所述输入电压启动所述第一风扇模块；以及

延迟启动单元，其与所述第二风扇模块电连接，对所述输入电压进行接收，并在第一风扇模块启动后，经过所述预定时间，依据所述输入电压，启动所述第二风扇模块。

3.根据权利要求2所述的风扇系统，其中，所述延迟启动单元包括：

启动电路，其具有第一开关元件及第二开关元件，所述第一开关元件接收所述输入电压，所述第二开关元件与所述第一开关元件电连接，以控制所述第一开关元件启动所述第二风扇模块；以及

延迟电路，分别与所述第一开关元件及所述第二开关元件电连接，其接收所述输入电压，并在所述第一风扇模块启动后，经过所述预定时间，控制所述第一开关元件及所述第二开关元件，以启动所述第二风扇模块。

4.根据权利要求3所述的风扇系统，其中，所述启动电路还具有至少一个二极管，其第一端接收所述输入电压，并且第二端与所述第一开关元件电连接。

5.根据权利要求4所述的风扇系统，其中，所述第一开关元件及所述第二开关元件分别为晶体管。

6.根据权利要求5所述的风扇系统，其中，所述第一开关元件的源极与所述二极管的所述第二端电连接，所述第一开关元件的漏极与所述第二风扇模块电连接，所述第二开关元件的漏极与所述二极管的所述第二端及所述第一开关元件的栅极电连接，所述第二开关元件的栅极与所述延迟电路电连接。

7.根据权利要求6所述的风扇系统，其中，所述第一开关元件是PMOS晶体管，所述第二开关元件是NMOS晶体管。

8.根据权利要求3所述的风扇系统，其中，所述延迟电路包括：

第三开关元件，其一端接收所述输入电压；

第四开关元件，其与所述第三开关元件电连接；

第一电阻器，其具有第一端及第二端，所述第一端与所述第四开关元件电连接；

电容器，其具有第一端及第二端，所述第一端与所述第一电阻器的所述第二端电连接，且所述电容器的所述第二端接地，当所述第四开关元件开启时，所述第一端产生控制信号；以及

比较器，其具有第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端接收所述控制信号，所述第二输入端接收参考信号，所述输出端与所述第二开关元件电连接，用以控制所述第二开关元件。

9.根据权利要求8所述的风扇系统，其中，所述延迟电路还包括第五开关元件及第六开关元件，所述第五开关元件与所述电容器的所述第一端电连接，所述第六开关元件与所述第五开关元件电连接。

10.根据权利要求9所述的风扇系统，其中，所述延迟电路还包括：

第二电阻器，其具有第一端与第二端，所述第一端接收所述输入电压；

第三电阻器，其具有第一端与第二端，所述第一端与所述第二电阻器的所述第二端电连接，所述第二端接地；以及

第四电阻器，其具有第一端与第二端，所述第一端与所述第六开关元件电连接，所述第二端与所述启动单元电连接。

11.根据权利要求9所述的风扇系统，其中，所述第三开关元件、所述第四开关元件、所述第五开关元件及所述第六开关元件分别是晶体管，并且，所述第五开关元件及所述第六开关元件分别与所述启动单元电连接。

12.根据权利要求11所述的风扇系统，其中，所述启动单元具有另一个电容器，其与所述第五开关元件电连接。

13.根据权利要求8所述的风扇系统，其中，所述预定时间依据所述第一电阻器与所述电容器的充电时间而定。

14.根据权利要求8所述的风扇系统，其中，所述第一输入端为正相输入端，所述第二输入端为反相输入端。

15.根据权利要求8所述的风扇系统，其中，所述第一电阻器是可变电阻器。

16.根据权利要求1所述的风扇系统，其中，所述第一风扇模块及所述第二风扇模块分别具有至少一个风扇。

17.一种延迟电路的复位方法，所述延迟电路与外部的输入电压连结并具有电容器及开关元件，所述开关元件接收所述输入电压并与所述电容器电连接，并且所述开关元件接地，所述复位方法包括下列步骤：

将所述延迟电路与所述输入电压分离；

使所述开关元件导通；以及

所述电容器通过所述开关元件形成放电路径，以进行放电。

18.根据权利要求17所述的复位方法，其中，所述开关元件通过另一个电容器所提供的开启电压导通。

19.根据权利要求18所述的复位方法，其中，所述开关元件是晶体管，并且所述开关元件的基极接收所述输入电压，并与所述另一个电容器电连接，所述开关元件的集电极与所述电容器电连接，所述开关元件的发射极接地。